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Elektrisch angetriebene Schneidvorrichtung Die bekanntgewordenen Scheren
zum Schneiden bandförmigen Arbeitsgutes, insbesondere zum Teilen von Furnieren,
arbeiten, soweit sie mit einem einschneidigen Werkzeug ausgerüstet sind, mit auf-
und abwärts bewegtem Messer derart, daß das beispielsweise durch stets gleichsinnig
umläufende Kurbeln angetriebene Messer nach dem Zurücklegen des Schnittweges zum
Stillstand gelangt und anschließend, um aus dem Bereich des Arbeitsgutes wieder
herauszukommen, in umgekehrter Richtung erneut beschleunigt werden muB. Dabei ist
das Schneidwerkzeug manchmal an drehbar gelagerten Hebeln befestigt, so daß es beim
Schnitt einen kleinen Kreisbogen erst in der einen, dann in der entgegengesetzten
Richtung durchläuft. Zur Erzielung einer möglichst hohen Arbeitsgeschwindigkeit
(Schnittfrequenz) dieser Scheren wird das Werkzeug (Messer und Messerbalken) möglichst
leicht ausgebildet, damit die die Beschleunigungskräfte mitbestimmenden bewegten
Massen möglichst klein sind. Trotzdem bleibt die Arbeitsgeschwindigkeit solcher
Scheren aus Gründen der beschränkten Festigkeit des für die beanspruchten Teile
zur Verfügung stehenden Werkstoffes noch weit unter derjenigen Schnittfrequenz,
wie sie für eine Schere, die etwa das aus einer Furnierschälmaschine ablaufende
Furnierband unmittelbar bei seineirr Austritt aus der Schälmaschine in abgepaßte
Längen zerlegen soll, notwendig ist, da die Masse des Werkzeuges nur einfach proportional,
.seine Geschwindigkeit jedoch proportional dem Quadrate in die Bestimmungsgleichung
für die Kräfte eingeht, d. b. daß selbst eine erhebliche Herabsetzung der bewegten
Massen keine besonders fühlbare Geschwindigkeitserhöhung gestattet.
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Es ist nun bereits bekannt, die geradlinig hin und her gehende Bewegung
van Sägen für das Bearbeiten von sehr hartem Werkstoff in eine kreisförmige umzuwandeln,
indem das Sägeblatt an drehbaren Hebeln angelenkt ist. Damit die Sägearbeit nun
nicht wirklich nur an einem einzigen Funkt erfolgt, sind die Drehpunkte der Hebel
nach oben ausweichbar gelagert.
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Diese bei Sägen mit ihrer nicht schneidenden, sondern zerreibenden
Arbeitsweise bekannten Ausführung wird nach der Erfindung auf eine elektrisch angetriebene
Schneidvorrichtung zum Abteilen von laufend zugeführtem bandförmigem Arbeitsgut,
z. B. Furnier, übertragen, indem das Schneidwerk-
Zeug als Pendel
mit mehreren Aufhängepunkt-.n ausgebildet ist, wobei eine Pendel-Schwingung, von
einer Endlage aus betrachtet, zwei Arbeitsvorgängen, je einem in jeder.: Schwingrichtung,
entspricht.
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In den Abb. i und 2 ist die Vorriclitriti gemäß der Erfindung schematisch
dargestellt: Das Messer i8 ist an den Pendeln r9 mit den festen Drehpunkten 2o aufgehängt.
Abb. i zeigt die Stellung beim Ausschlag nach rechts, Abb. 2 beim Ausschlag nach
links. Die Sperrung in den obersten Lagen gegen eine ungewollte Rückwärtsbewegung
geschieht durch die das Werkzeug bewegende Kurbel ei, derart, daß diese Iirrrbel21
einige Grade üher ihre Tatlagen hinausbewegt wird, oder auch durch eine Verklinkung
2: des Messerbalkens 18, wobei die Klinke 22 durch den gegen die Feder 23 wirkenden
Magneten 2.4 festgehalten ist und die Lösung der Klinke 22 durch Gegenerregung des
Magneten 24 erfolgt. Beide Sperrungen sind in den Abb. i und 2 gleichzeitig eingezeichnet.
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In der Abb.3 sind die Verhältnisse beim Schnittvorgang untersucht.
20 ist der Aufhängepunkt. Mit i9 ist wieder das Pendel angedeutet. Der Kreisbogen
0-E-U-A-L ist die Bahn eines 11esserpunktes. Für das Arbeitsspiel von rechts nach
links bewegt sich der untersuchte Punkt von seiner obersten Lage 0 aus nach E, tritt
dort in das auf dem Tisch 25 liegende Arbeitsgut 26 ein und trennt dasselbe in ziehendem
Schnitt bis zum untersten Punkt L" durch; auf dem weiteren Wege tritt das Messer
bei A aus dem Arbeitsgut wieder aus und erreicht im Punkt L seine neue Bereitschaftslage
für den nächsten Schnitt, der dang von links nach rechts erfolgt.
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An dem untersuchten Punkt greifen zwei Kräfte an, einmal das Werkzeuggewicht
G, proportional dem Sinus des jeweiligen Ausschlagwinkels a wirkend (Komponente
G), zweitens eine Zusatzkraft P (Antrieb), die von der Kurbel 21 (Abb. i) ausgeübt
wird und deren Wirkung proportional dem Kosinus des jeweiligen Ausschlagwinkels
ist (Komponente P'). Im Abwärtsgang zur Schnittleistung addieren sich beide Kraftwirkungen
zu der Resultierenden Pa, = (P' -f- G') ;
wogegen beim Aufwärtsgang
das Gewicht G proportional dein Sinus des Ausschlagwinkels verzögernd wirkt (Diagramm
links vom Punkte L'). Eine numerische kinetisclid3-namische Untersuchung des Arbeitsspieles
zeigt, daß sich in Abhängigkeit vom Widerstand des Arbeitsgutes 26 (wechselnde Furnierstärken,
wechselnde Holzart) jeweils eine ganz bestimmte Größe von G für Sie kürzesten Zeiten
zur Ausführung eines Schnittes errechnen läßt. Es wird deshalb das Werkzeug 18 in
bekannter Weise mit einer Schwungmasse, beispielsweise Bleiklötzen 27 (Abb. 1, 2),
versehen und diese Schwungmasse 27 auswechselbar eingerichtet.
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Zum Erzielen möglichst kurzer Schnitt-.:=ten muß in den bewegten Massen
nach der Ausführung .des Schnittes noch so viel lebendige Energie stecken, daß diese
durch die Gegenwirkung der Messerbalkenmasse allein beim Aufwärtsgang, auch bei
Vorabschaltung der Zusatzkraft P nicht voll aufgezehrt wird: es wird daher der Messerbalken
18 in den Endlagen 0 und L abgepuffert. Dazu können an sich bekannte pneumatische
Puffer oder Federn 29, die in Abb.9 und 1o angedeutet sind, dienen.
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Die genaue konstruktive Durchbildung des Puffers ist aus den Abb.4
bis 7 zu entnehmen. Gemäß dieser Ausführungsform wird die Pufferung gleichzeitig
zum Festhalten des Arbeitsgutes während des Schnittvorganges benutzt. Die Einzelelemente
sind im Seitenriß in der Abb. 5, in der Ansicht in der Abb. 7 dargestellt. In den
übrigen Abbildungen sind die Bezugszeichen einfachheitshalber fortgelassen. An dem
Aufhängepunkt 20 hängt an dem Pendel i9 die Schwungmasse 2,` mit dem Messer i8.
Neben dem Messer 18 ist ein Klemmschuh 28 angeordnet, der im Balken 27 aufgehängt
und durch über die Messer- oder Klemmschuhlänge verteilte Federn 29 (vgl. auch Abb.7)
gegen das Maschinengestell abgestützt wird. Abb. .I zeigt die höchste Messerstellung
entsprechend der Lage 0 auf der Abb. 3. Die Federn 29 sind gespannt. Bei der Abwärtsbewegung
gehen der Kleminschull 28 und das Messer 18 gemeinschaftlich bis zum Aufsetzen auf
das Arbeitsgut 26 nach unten (Abb. 5, Lage E auf Abb. 3). Dabei dehnen sich die
Federn 29 aus, die Beschleunigung der Schwungmasse 27 unterstützend. Bei weiterer
Abwärtsbewegung des Messers 18 und der Schwungmasse 27 bleibt der Klemmschuh 28
unter Pressung auf dem Arbeitsgut 26 stehen; es erfolgt der Schnitt, wobei sich
vor dem am Messer angeordneten Klemmschuh 28 das Arbeitsgut zu einer Welle 3o aufstaut,
ohne den Schneidvorgang zu stören oder die Güte des Schnittes ungünstig zu beeinflussen
(Abb. 6, Lage U auf Abb. 3). Anschließend hebt sich der Messerhalken wieder bis
zum Austritt des Messers 18 aus dem Arbeitsgut 26; die Stellung entspricht wieder
der Abb. 5 (Lage A auf Abb. 3), worauf beim weiteren Aufwärtsgang des Messers der
Druckschuh 28 ebenfalls wieder mit angehoben wird. Durch die mechanische Kupplung
des Klemmschuhs 28 mit dem Messerbalken wird die Festhaltung des Arbeitsgutes selbsttätig
gelöst, worauf die aufgelaufene
Schneidegutwelle 30 sich
von selbst wieder streckt. Die Federn 29 speichern die restliche lebendige Energie
des Balkens in potentieller Form auf und werden wieder gespannt (Abb. 4, Lage L
auf Abb. 3). Die Maschine steht danach zur Ausführung eines neuen Schnittes von
links nach rechts, sonst jedoch in ganz gleicher Weise bereit. Der Klemmschuh 28
nimmt an der seitlichen, ziehenden Bewegung des Messers, die den Schnitt erleichtert,
nicht teil und macht nur die lotrechte Teilbewegung der Messerbewegung mit, damit
während des Schnittes das Arbeitsgut nicht seitlich verschoben werden kann (Abb.
7).
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In Abb. 8 ist ein elektrischer Antrieb -und ,dessen Steuerung für
die Vorrichtung gemäß der Erfindung dargestellt. Zum Antrieb wird ein Drehstrommotor
verwendet. Man kann aber auch selbstverständlich Gleichstrommotoren für die Bewegung
des Messers benutzen.
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Der Motor i wird mit der vorteilhaft besonders gelagerten Antriebskurbel
21 direkt gekuppelt. Für einen Schnittvorgang wird die Antriebskurbel um etwa 18o°
gedreht, wozu eine halbe Motorumdrehung erforderlich ist. Im ersten Teil der Messerbewegung
werden Massen beschleunigt, die teils im Schnitt, teils bei der Aufwärtsbewegung
des Messers wieder abgebremst werden. Da kurz vor der Endlage des Messerbalkens,
wie gesagt, in den bewegten Massen noch lebendige Kraft steckt, wird der Motor vor
Erreichen dieser Lage abgeschaltet. Zu diesem Zweck sind verstellbare Hilfskontakte
3 und 3a vorgesehen, die je nach Schwungmasse, Holzart, Holzstücke usw. den Motor
mehr oder weniger vorzeitig vom Netz abschalten. Das Vorabschalten des Motors hat
u. a. den Zweck, eine besondere Bremsung, sei es elektrisch, sei es mechanisch,
zu vermeiden, da hierdurch eine unzweckmäßige zusätzliche Erwärmung bzw. Zeitverzögerung
bedingt ist. Durch das bei der schnell schwingenden Schere erforderliche häufige
Einschalten ist der Motor fast stets mit dem Einschaltstrom belastet. Die hierdurch
bedingte starke Erwärmung kann zum Teil dadurch unschädlich gemacht werden, daß
man einen Schleifringläufermotor wählt, bei dem in dem Läuferstromkreis ein Schlupfwiderstand
4 geschaltet ist. Bei geeigneter Wahl dieses Widerstandes läßt sich eine unzulässige
Erwärmung desselben vermeiden.
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Durch Kontakte 5 und 5a wird dafür gesorgt, daß die Umschaltschütze
6 und 6a des Motors derartig gegeneinander verriegelt sind, daß beim, Einschalten
des zweipoligen Druckknopfes 7 der, Motor immer im richtigen Drehsinn eingschaltet
wird. Die Kontakte 5 und 5a werden genau wie die Kontakte 3 und 3a von der Kurbel
ar oder dem aus der Zeichnung ersichtlichen Ansatz dieser Kurbel gesteuert. In der
in der Zeichnung dargestellten Lage des Antriebes darf beispielsweise das Schütz
nicht geschlossen werden, sondern es darf lediglich der Stromkreis für das Schütz
da vorbereitet sein, welches den Motor entgegen dem Uhrzeigersinne in die rechte
Stellung zurückbewegt. Wird der Einschaltdruckknopf 7 nunmehr gedrückt, dann ist
für das Schütz 6a folgender Stromkreis geschlossen: Von. der Netzphase R über die
Ständerrvicklung des Motors i, die Leitung 6', die Spule des Schützes 6a, die Leitung
7', die Kontakte des Druckknopfes die Kontakte des Hilfsschalters 5, die Leitung
5' zur Netzphase T. Der Stromkreis des Schützes 6 kann dagegen durch den Schalter
7 nicht geschlossen werden, da der Kontakt 511 diesen Stromkreis unterbrochen hält.
. Durch die Erregung des Schützes 611 werden dessen Hauptkontakte geschlossen, so
daß der Motor numnehr in dem gewünschten Sinne am Netz liegt und den Antrieb entgegen
dem Uhrzeigersinn bewegt.
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Nach Loslassen des Druckknopfes 7 hält sich das Schütz 611 über seinen
Hilfskontakt 6v, so daß das Schütz auf folgendem Wege erregt ist: Von der Netzphase
T über den geschlossenen Hauptkontakt, die Schützspule 611, den Hilfskontakt 6v,
den Endschalter 3a, die Leitung 3', die Netzphase S. Gelangt nun die Kurbel z1 in
die rechte Stellung, dann. hebt sie den Kontakt des Endschalters 3a an, so daß der
vorstehend angegebene Haltstromkreis für das Schütz 611 unterbrochen wird und das
Schütz abfällt und den Motor zu dem gewünschten Zeitpunkt, d. h., wie gesagt, vor
der Endstellung vom Netz abschaltet. In der Endlage des Messerbalkens wird die neue
Drehrichtung durch Betätigung des Schalters 511 vorbereitet. Die Endschalter und
Hilfskontakfe gehen selbsttätig wieder in die Ausgangsstellung zurück, sobald die
Antriebskurbel oder die vorgesehenen Betätigungsnocken bei Umkehren der Motordrehrichtung
diese Teile wieder freigeben.
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Weitere Antriebsmöglichkeiten für den pendelnden Messerbalken zeigen
die Abb. 9 und to.
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In der Anordnung nach Abb. 9 wird zur Ausführung des Schnittes das
Messer 18 durch eine Zugstange 34 die von einer stets im gleichen Sinne über eine
halbe Umdrehung umlaufenden Kurbel 32 angetrieben ist, von der einen äußersten Lage
in die andere bewegt. Die Kurbel 3z wird von einem ständig umlaufenden Schwungrad
33, das beispielsweise durch einen Elektromotor 34 angetrieben ist, in Bewegung
gesetzt; ein auf der Kurbelwelle 32 sitzender Anker 35 wird
zu
diesem Zweck finit der umlaufenden Masse 33 gekuppelt. Die Schwungmasse nimmt dann
die Kurbel und die Zugstange 31 mit, so da]-.i der Schnitt einsetzt. Nach der Zurücklegung
jedes halben Kurbelweges wird die Verkupplung des Ankers 35 mit der um laufenden
Masse 33 gelöst und gleichzeitig der Ankei 35 mit einer feststehenden und mit dem
Maschinengestell fest verbundenen Kupplung 36 verbunden.
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Zur Erreichung einer möglichst hohen Schnittzahl ist die Kupplung
als elektrische Kupplung ausgeführt und wird auch auf elektrischem Wege gesteuert.
Die Einrichtung besteht beispielsweise für Gleichstrom (sinngemäß jedoch auch auf
andere Stromarten übertragbar) aus einem Schaltschütz 37, das zwei Arbeitskontakte
38 für die feste Kupplung 36, zwei Arbeitskontakte 39 für die umlaufende Kupplung
33 und zwei Selbsthaltekontakte 4o hat. Ferner ist ein Steuerschalter 4.1 und ein
von dem bewegten Messer i8 gesteuerter Hilfsschalter 42 vorgesehen. Bei der in der
Abb.9 dargestellten Stellung steht das Messer in der obersten Lage rechts. Unter
der Wirkung der Feder 43 ist der Schutzenkontakt 38 und damit folgender Stromkreis
für die feste Kupplung 36 geschlossen: 4.4.-38-3a-45. Der Anker 35 ist an die feststehende
Kupplung 36 (unten ) angekuppelt, und die Schere steht bei umlaufendem Antriebsmotor
34 in Ruhe. Wird nun der Steuerschalter 4.i geschlossen, so fließt ein Steuerstrom:
41-46-37-41. Das Schütz 37 spricht an und öffnet die Kontakte 38. Die feste Kupplung
3f> 1ä lt den Anker 35 los. Zugleich schließt das Schütz 37 die Kontakte 39 und
damit über die Schleifringe und Bürsten 47 den Arbeitsstromkreis für die umlaufende
Kupplung 33 Mit: 44-39-4.7-33-4z-45. Die umlaufende Kupplung 33 zieht den Anker
35 an und nimmt ihn mit. Die Kurbel 32 beginnt sich iin Sinne des eingezeichneten
Pfeiles zu drehen, und das. Messer i g begirnit seine Pendelbewegung nach links.
Anschließend öffnet der Steuerschalter41 wieder, ohne die Bewegung des Messers zu
beeinflussen. Es wird nämlich vom bewegten Messer aus der Hilfsschalter 42 geschlossen,
der im Stromkreis der Selbsthaltekontakte 42-4.0-3;-4.6-4a liegt und diesen Stromkreis
über den Messerweg geschlossen hält, nachdem er beim Ansprechen des Schützes 37
durch Schließen der Selbstlialtekontakte 4.0 schon vorbereitet worden war. Erst
wenn das Messer die äußerste Lage links erreicht hat oder unter erforderlicher VorabschaLtung
öffnet der Hilfsschalter 42 und unterbricht den Stromkreis der Selbsthaltekontakte
4o des Schützes 37. Das Schütz fällt infolgedessen ab und öffnet die Kontakte 39,
womit der Anker 35 von der weiter umlaufenden Kupplung 33 gelöst wird. Zugleich
werden die Kontakte 39 geschlossen und damit der Anker 35 oder die Kurbel 32 und
das Messer 18 infolge Verkuppelns mit der feststehenden Kupplung 36 zum Stillstand
gebracht. Bei erneuter Steuerung des Steuerschalters 41 beginnt das Arbeitsspiel
von vorn, und die Kurbel 32 bewegt sich eine weitere halbe Umdrehung weiter. Dänipfungseinrichtungen
29 (Federn, Luftpuffer) bremsen, die feste Kupplung entlastend, die Auslaufbewegung
des Messers 18 ab und speichern die zur Ausübung des Schnittes nicht aufgebrauchte
Bewegungsenergie des Balkens in potentieller Form auf. Beim Beginn des nächstfolgenden
Schnittes wird diese aufgespeicherte Energie wieder abgegeben und unter Entlastung
der umlaufenden Kupplung 33 zur Anfangsbeschleunigung des Messers i g ausgenutzt.
Die Pufferung kann hier ebenfalls wieder, wie bereits beschrieben und auf den Abb.4
bis 7 dargestellt, mit der Klemmvorrichtung für das Arbeitsgut verbunden werden.
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Bei der Ausführungsform nach der Abb. io ist die Bewegung des Messers
durch Elektroniagnete (Solenoide) angegeben. Bei dieser Anordnung ist die für ein
auf- und abwärts bewegtes Messer notwendige Unisteuerung der i@lagneteii vermieden
und die Magnetfrequenz gegenüber. der Scherenfrequenz damit auf die Hälfte herabgesetzt.
Die Arbeit zur Aufbringung der notwendigen Zugkraft kann auf mehrere Magnete Ei
bis E5 verteilt werden, deren Anker beispielsweise vermittels eines zum Messer 18
führenden Zugorgans 48 t erbenden «-erden.
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Die elektrische Steuerung für die Magnete besteht, beispielsweise
wieder Gleichstrom vorausgesetzt, aus zwei Schützen 49 und 5o mit je einem Arbeitskontakt
51 und 52 und je einem Selbstlialtekontakt 53 und 54, ferner aus je einem Hilfsrelais
55 und 56, zwei Hilfsschaltern 57 und 58 und der Steuereinrichtung 59. Gespeist
werden die Elektromagnete Lt bis E5 vom Netz 44, 45. Gemäß der auf der Abb. io angegebenen
Stellung steht das Messer wieder in der obersten Lage rechts. Der St;iierstroinl:reis
ist geschlossen: 65-5o-54-6o-65'-65. Das Schütz 5o ist angezogen. Der Arbeitsstromkreis
ist somit geschlossen von 45 über die parallel liegenden Solenoidhälften
0, bis 0S, die Leitung 52', die Schützenkontakte 52 zum Netz 44. Wird jetzt
die Steuereinrichtung 59 betätigt, so wird deren Schalter und damit folgender Steuerstromkreis
geschlossen: 65-59-57-56-59-65 Das Hilfsrelais 56 spricht an und öffnet seinen Kontakt
6o, der im Haltestromkreis des Schützes 5o liegt. Das Schütz 5o fällt ab und macht
die Solenoidhälften 0t
bis 0;, stromlos. Gleichzeitig spricht das
Schaltschütz 49 an und schließt seinen Arbeitskontakt 5, so-,vie seinen Selbsthaltekontakt
53. Hierdurch erhalten die Solenoidhälften Ui bis U5 Spannung; sie ziehen ihre Anker
an und damit das Messer 18 in die oberste Lage nach links. Bei dieser Bewegung wird
der Hilfsschalter 58 freigegeben und von seiner Feder 61 geschlossen; zugleich öffnet
die Steuerstange 62 der Federkraft 63 entgegen den Hilfsschalter 57.
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Inzwischen ist auch der Steuerschalter 59 wieder geöffnet worden.
Wird der Steuerstromkreis erneut geschlossen, so fließt der Steuerstrom von 65-59-58-55-5o
nach 65. Das Hilfsrelais 55 spricht an, öffnet seinen im Haltestromkreis des Schaltschützes
49 liegenden Kontakt 64 und bringt das Schütz 49 zum Abfallen oder dessen Arbeitskontakt
51 zur öffnung. Die Magnethälften Ui bis Uä werden stromlos. Gleichzeitig spricht
das Schaltschütz 5o a:n und hält sich über seinen Kontakt 54 geschlossen. Der Arbeitskontakt
52 schließt wieder den Stromkreis für die Magnethälften 0l bis 05. Die Anker folgen
der Magnetfeldverschiebung und ziehen das Messer wieder in die oberste Lage nach
rechts. Die Steuerstange 62 gibt den sich vor der Feder 63 wieder schließenden Hilfsschalter
57 frei und öffnet den Hilfsschalter 58, womit das Hilfsrelais 55 abfällt und mit
seinem Kontakt 64 den Haltestromkreis für das Schaltschütz 49 wieder vorbereitet.
Bei erneuter Betätigung des Steuerschalters 59 beginnt das Arbeitsspiel von vorn.
Zur Dämpfung und Festhaltung des Arbeitsgutes wird die bereits schon beschriebene
Einrichtung unverändert übernommen.